单片机论文采用89c51系列单片机对步进电机控制.docx

摘 要 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。本设计采用89c51系列单片机对步进电机进行控制，对单片机控制步进电机系统的控制方式和软件设计进行了研究，分别从正反转控制、速度控制、速度通过LED显示和加减速控制四方面进行了详细的分析。 关键字： stc89c51、ULN2003、LED、步进电机目录一、设计11.1、设计的背景11.2、设计要求1二、设计方案22.1、单片机的选择22.2时钟选择22.3驱动电路的选择22.4、显示电路的选择3三、硬件的设计33.1、硬件设计的总体框图33.2、时钟的设计和原理33.3、MCU单元部分43.4、驱动芯片43.5、步进电机53.6、显示电路63.7?与上位机（PC）通信部分63.8、设计原理图与PCB图7四?、软件设计84.1、程序流程图84.2、程序部分15五、结束语10六、参考文献11七、附录12一、设计1.1、设计的背景步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。步进电机的输入信号为脉冲电,它能将输入的脉冲信号转换为阶跃型的角位移或直线位移,因而步进电机可看作是一个串行的数/模转换器。由于步进电机能够直接接受数字信号,而不需数/模转换,所以使用微机控制步进电机显得非常方便。步进电机有以下优点: (1)通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制; (2)位置误差不会积累; (3)与数组设备兼容,能够直接接收数字信号; (4)可以快速启停。步进电机的品种规格很多,按照它们的结构和工作原理可以划分为磁阻式(也称反应式或变磁阻式)电机、混合式电机、永磁式电机和特种电机等四种主要型式。步进电机不需位移传感器就可精确定位,所以在精确定位系统中应用广泛。目前打字机、计算机外部设备、数控机床、传真机等设备中都使用了步进电机。随着电子计算机技术的发展,步进电机必将发挥它的控制方便、控制准确的特点,在工业控制等领域取得更为广泛的应用。1.2、设计要求本设计为步进电机单片机控制系统，其功能如下: 1、具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制；2、控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键；3、能够通过三位LED数码管显示当前的转动速度，并且由两盏发光二极管红、绿分别指示正转和反转，因此可以清楚的显示当前转动方向。4、独立电源通电，并设有串口下载数据通道。本设计的要求1)独立设计原理图及硬件电路2)独立编写和调试相应的程序3)制作出相应功能的完整电路板4)掌握单片机和步进电机的原理及相应电路的设计5)熟悉PROTEL和KEIL等软件的使用方法6)熟悉模块化设计的思想7)设计说明书按照格式规范，结构层次合理，设计重点突出，并附上原理图和设计流程图。二、设计方案本设计能实现的功能模块分别为：单片机部分、时钟部分、控制驱动部分、显示部分，下面将根据各个部分的方案选择进行分析2.1、单片机的选择方案一：采用凌阳单片机。他具有以下特点：体积小，集成度高，可靠性好易于扩展，采用COMS制造工艺，功耗低，工作电压范围大，并且能在